Archief

Deel 1.

Door Anton Nigten, zelfstandig onderzoeker bemesting, voeding en gezondheid.

In Wageningen leert elke student die het vak bemestingsleer volgt, dat planten hun nutriënten rechtstreeks uit het bodemvocht opnemen: stikstof bijvoorbeeld in de vorm van ammonium- of nitraationen. En ook kalium, fosfor, magnesium en calcium worden in het Wageningse model in de vorm van opgeloste zoutionen opgenomen. Elk zout heeft een helft met een positieve lading en een helft met een negatieve lading. Alle twee zijn het zoutionen. Samen vormen ze een zout. Elke boer is verteld dat de planten bemest moeten worden met de zouten die via de gewassen en de dierlijke producten van het land zijn verdwenen. De vruchtbaarheid moet op peil gehouden worden. Bij de woorden superfosfaat, kalkammonsalpeter, magnesamon, patentkali en ammoniumsulfaat weet elke agrariër precies waarover het gaat. Noodzakelijke plantenvoedingsstoffen. En de Wet van het minimum leert dat al één of enkele elementen die ontbreken, de normale plantengroei kunnen belemmeren. De wet van het maximum leert dat als je te veel van één element geeft, de zaak ook verstoord raakt.

Daar ging in de 19^e eeuw een revolutie in het denken aan vooraf. Rond 1800 dachten de landbouwwetenschappers zoals Thaer nog dat planten zich voeden met humus. Sprengel, de Saussure, Von Liebig, Boussingault en Lawes e.a. hebben daar een radicale verandering in teweeg gebracht. Zij toonden aan dat mineralen veel belangrijker zijn, en de humustheorie wel zo’n beetje  achterhaald was. Althans, dat dachten ze. Deze nieuwe inzichten waren mogelijk door de ontwikkeling van de scheikunde als wetenschap. De biologie stond nog in de kinderschoenen vergeleken met de scheikunde. Biologische processen zijn ook veel moeilijker te begrijpen dan scheikundige, omdat ze veel complexer zijn.

Tweehonderd jaar later leren we nog steeds dat planten zich rechtstreeks voeden met zoutionen uit het bodemvocht. Okee, bladbemesting kan ook: zoutionen opgenomen via het blad. En luchtstikstof – twee stikstofatomen, met een sterke driedubbele binding – kan door de rhizobiabacteriën in de wortelknolletjes van de vlinderbloemigen voor de planten beschikbaar gemaakt worden door het te splitsen en om te zetten in ammoniumionen.

Men denkt in Wageningen dat deze strijd nu wel beslecht is. Weliswaar nadat er op alle onderdelen veel heftige strijd en conflict is geweest. De Saussure en Von Liebig dachten aanvankelijk dat planten hun stikstof deels uit de lucht haalden in de vorm van ammoniak. De jonge Boussingault dacht dat planten de luchtstikstof – N₂ -direct uit de lucht konden halen. Later kwam hij hierop terug en wees hij de bodem aan als bron voor stikstof. Lawes en Gilbert maakten in het Engelse vaktijdschift  ‘Journal of the Royal Agricultural society of England’ gehakt van het ammoniakverhaal van von Liebig, en Liebig sloeg natuurlijk terug met zijn feiten. Maar hij delfde al snel het onderspit in dit debat.

Toen gebeurde er iets bijzonders. George Ville, een jonge Franse onderzoeker, ging verder waar Boussingault gestopt was. Met luchtstikstof. Door een sterk verbeterde proefopstelling te bouwen kon hij bewijzen dat planten de stikstof uit de lucht  – N2 – direct op konden nemen en om konden zetten. Het hele toenmalige landbouwkundige wereldje was in rep en roer. Dit kon niet waar zijn. De oudere generatie had na veel gedoe net besloten dat planten hun stikstof niet uit de lucht, maar uit de bodem haalden waar het terechtkwam via mest, plantenresten, guano, chilisalpeter, regen, of stikstofkunstmest.. en daar begon het gedonder weer.

Toen nam de Franse regering een wijs besluit. Zij stelde een commissie in van gerenommeerde chemici uit die tijd, onder leiding van Chevreul (Chevreul, 1855). Ville mocht zijn proeven onder hun toezicht herhalen. Hij kreeg van hen een tien met een griffel: planten bleken inderdaad hun stikstof (ook) rechtstreeks uit de lucht te kunnen halen. Maar dat mocht niet baten. Er stonden te veel reputaties op het spel. De resultaten van Ville werden genegeerd. Stikstof bleef vanaf toen uitsluitend uit de bodem komen. Maar wij houden het even vast: opname van stikstof uit de lucht door alle planten is mogelijk, en niet alleen door vlinderbloemigen. Er volgden nog een hele reeks onderzoekers die het gelijk van Ville bevestigden: Stocklasa; Mameli; Pollacci; Lipton en Taylor; Ruben, Hassid en Kamen; Schanderl e.a. En in 1910 toonde Jamieson aan dat de planten de stikstof uit de lucht halen met speciale haartjes op de bladeren. Die kennis wordt nu al meer dan honderd jaar genegeerd, nadat in 1909 door Haber en Bosch een methode was ontwikkeld om langs chemische weg ammonium te maken uit luchtstikstof. Wat de planten altijd gratis deden werd nu een winstgevend verdienmodel. Voor de industrie. En tussen de 60 en 90 % van de gebruikte stikstof gaat binnen een jaar verloren.

Voor fosfaat lag het conflict iets anders. Door natuurfosfaat of steenfosfaat met zuren te behandelen verkreeg men mono- of tripelsuperfosfaat, al naargelang het zuur wat men gebruikte. Liebig had hierop het patent en dit verkocht hij aan Lawes, de man die met de inkomsten uit de verkoop ervan in Engeland de beroemde langjarige proeven op Rothamsted financierde. De Engelse versie is dat Lawes het procedé om superfosfaat te maken zelf heeft ontwikkeld.

Maar ook dit was geen gewonnen race. Jamieson en zijn collega’s van het proefstation in Aberdeen constateerden dat superfosfaat de stoppelknollen (en andere gewassen) die er mee werden bemest verzwakte (de beruchte ‘turnip disease’[1]). Daarop startten zij vergelijkende proeven met natuurfosfaat en concludeerden dat er met natuurfosfaat  – een inert mineraal – geen verzwakte knollen ontstonden, mits ook de akkers voldoende waren gedraineerd. Hun conclusie was  – na bijna 30 jaar onderzoek – dat je beter direct met het chemisch onbewerkt natuurfosfaat kon bemesten dan met superfosfaat. Dit conflict ging de boeken in als ‘de fosfaatoorlog’ (Battle of the phosphates). Maar alhoewel wetenschappelijk gesproken Jamieson en de zijnen het gelijk aan hun kant hadden, won uiteindelijk de fosfaat-kunstmestindustrie het debat in de praktijk. Met de verkoop van superfosfaat werd veel meer geld verdiend dan met natuurfosfaat, althans door de industrie. De boeren konden weer betalen. En 70 – 90% van alle superfosfaat wordt niet benut.

De problemen met de derde letter van NPK  – de K van kalium – kwamen pas veel later boven water beginnend met het onderzoek van Theel in 1933. Theel constateerde aan de hand van hooi- analyses dat de hoeveelheden kalium, chloor en zwavel in het hooi sinds 1880 (Wolff, 1880) bijna verdubbeld waren. In 1934 constateerde van Baren dat kalium de gewassen verzwakt doordat bijv. granen minder silicium opnemen. Wolff, een leerling van von Liebig, had al in 1870 geconstateerd dat in heel veel gewassen veel kalium zat, maar dat de gewassen van Normandië daar op een merkwaardige wijze van afweken. Deze gewassen bevatten veel meer natrium, calcium en magnesium. Wolff vermoedde toen dat dat kwam omdat Normandië door de zee was omringd. Hij was warm.

Pas na heel lang speuren naar de oorspronkelijke literatuur  kreeg ik boven water dat de meeste gewassen in Normandië anders bemest waren dan in de rest van West Europa en Noord Amerika uit die tijd (Girandin, 1859). De boeren en tuinders in Normandië bemestten hun gewassen ook met de toen gebruikelijke middelen: stalmest; compost en guano. Maar daarnaast gaven ze de gewassen  zeewier, brak water en haringafval. Ze gaven, naast de gewone meststoffen, dus ook organisch afval en mineralen en sporenelementen uit de zee. En ‘het beste resultaat kregen de tuinders als ze ook nog aarde bijmengden’. Dit houden we even vast: aarde bijmengen en zeemineralen toevoegen.

Kalium en later ook ammonium zouden in het kopziekteonderzoek een grote rol gaan spelen, omdat men al vrij snel constateerde dat beide stoffen de opname van natrium, calcium, magnesium en sporenelementen belemmerden. Kalium kwam nog sterker onder vuur te liggen door het onderzoek van Khan en Mulvaney in 2013. Deze auteurs toonden aan dat het bemesten van met name kaliumchloride weinig meerwaarde in de vorm van extra opbrengsten oplevert en vaak ronduit schadelijk is voor de gewassen. Patentkali is veel minder schadelijk. Maar planten kunnen zich ook voeden met echte kaliummineralen zoals veldspaat, biotiet, sylviet, carnalliet en poluhaliet. Zij berekenden dat de boeren in Illinois voor 40 miljoen dollar aan kaliummeststoffen kopen, terwijl de bodem in Illinois voor 8000 jaar voldoende kalium bevat, mits ook de gewasresten worden teruggebracht op de akkers. Wederom betalen de boeren. Naar de schadelijkheid van kalium voor de natuur is weinig onderzoek gedaan. Veel kalium belandt uiteindelijk op de zeebodem.

Uit mijn berekeningen blijkt dat de boeren wereldwijd jaarlijks voor meer dan 100 miljard dollar bijdragen aan het vervuilen van de natuur en het milieu door meststoffen te kopen die slechts ten dele worden benut door de planten. 100 miljard dollar is een voorzichtige schatting. Veel prijzen op de wereldmarkt zijn namelijk alleen bekend vanaf de mijnen voor kalium en fosfaat. Daar komen de meerprijzen van de tussenhandel nog bovenop.

Er waren in de 19^e eeuw nog twee ‘uitzonderingen op de bemesting met zouten’. De methoden van Hensel en Herapath. Hensel was van mening dat de ammoniak uit dierlijke mest schadelijk was voor de gewassen. Het recente onderzoek van de Britto (2002) en van Nasraoui-Hajaji (2014) bevestigen dat: ammonium is voor veel gewassen en specifiek voor de fotosynthese schadelijk.  Het heeft even geduurd, maar dan heb je wat. Om die reden en geholpen door het toeval is Hensel rond 1890 met gesteentemelen gaan bemesten. Bij de boeren aan wie hij het gesteentemeel verkocht, had hij veel succes. Maar hij maakte ook vijanden – bij de kunstmestindustrie. Die sleepten hem voor de rechter. Maar door de rechter bij wie de boeren hun verhaal deden, werd Hensel in het gelijk gesteld. Desondanks werd Hensel economisch kapotgemaakt door de kunstmestindustrie. Gelukkig heeft hij zijn ervaringen op papier gezet, en kreeg hij navolgers in Groot Brittannië en de Verenigde Staten.

Herapath beschreef in ‘the Journal’ in 1850 zijn ervaringen met het bemesten met rivierslib. Het verse slib gaf, net als het gesteentemeel van Hensel, heel andere mineralenratio’s dan de bemesting met dierlijke mest, compost of kunstmest. Kalium zakte, net als in Normandië en bij Hensel, naar een normaal niveau, en natrium, calcium en magnesium gingen omhoog, behalve calcium in de tarwe. Voor silicium is het beeld wisselend. Bij gras vindt iets soortgelijks plaats als je met zout bemest. Dat hebben Chiy en Phillipsen aangetoond met hun bemestingsonderzoek in de negentiger jaren van de vorige eeuw. Door op grasland met natriumzout bij te mesten herstelde ook hier in het gras de mineralenbalans: kalium ging naar beneden, en natrium, calcium en magnesium gingen omhoog. Dat is wat de analyses ons leren.

Veel belangrijker is dat de koeien dit met zout bemeste gras met een hoger droge-stof gehalte  graag eten, en beter verteren. En de stikstof in dit gras is beter omgezet in echt eiwit. Het gras bevat dus minder nitraat, minder ammonium, en vermoedelijk ook minder andere stikstofverbindingen die geen eiwit zijn. En meer echt eiwit. Voor de gezondheid van de dieren is dit belangrijk.

Onafhankelijk van Chiy en Philippsen kwam Swerzcek  in de VS tot dezelfde conclusie. Koeien, schapen en paarden die gras eten dat met natriumzout is bemest of die in de kritieke seizoenen (het koude voorjaar, of bij hevige regenval na een periode van droogte) extra zout krijgen, lopen minder kans op gezondheidsproblemen (klauwproblemen; mastitis; lebmaagverdraaiing; geboorteproblemen) en op kopziekte. Voor Swerczek is kopziekte het eindstadium van een reeks gezondheidsproblemen. Hij spreekt van het kalium – nitraatsyndroom. De dieren verzwakken vaak zonder zichtbare kopziekte en hebben moeite om daarvan te herstellen. Als gevolg van de hoge gehalten aan kalium, nitraat en ammonium in het voer worden de dieren permanent verzwakt. Door het onderzoek van Schmack weten we dat een hoog ureumgetal in de melk gepaard gaat met diezelfde ziekteverschijnselen. Oorzaak bij Schmack: te eiwitrijk voeren. Op basis van 30 jaar ervaring als dierenarts stelt Schmack dat het ureumgetal in de melk niet hoger dan tien mag zijn.

Wat opvalt bij het werk van Swerczek en van Schmack is dat de een naar nitraat en ammonium in het gras wijst en de ander naar te veel eiwit in het voer.

Dit gaan we straks nog onderzoeken: is eiwit het probleem of gaat het om de stikstofverbindingen die niet zijn omgezet in eiwit? Zoals nitraat en ammonium.

Conclusie van dit eerste deel:

1. Over alle drie de hoofdmeststoffen is de afgelopen tweehonderd jaar veel ruzie gemaakt: over stikstof, fosfaat en kalium – NPK. De ruzies zijn nog steeds niet beslecht. In de landbouwwetenschap gaat men er nog steeds van uit dat planten hun nutriënten uitsluitend als zoutionen opnemen. Ook de onderzoekers in de biologische landbouw hebben dit idee omarmd. Wel zijn er steeds meer onderzoekers die de opname door de planten van organisch gebonden nutriënten serieus bestuderen. Maar in Wageningen is daar nog weinig van te merken.
2. Het gebruik van meststoffen in zoutvorm geeft vaak veel problemen. Echte kaliummineralen (veldspaat, biotiet, sylviet, carnalliet en poluhaliet) en fosformineralen (fosforiet; apatiet) kunnen ook direct door de planten benut worden, evenals stikstof uit de lucht. Hierbij gaat het om echte mineralen en resp. het inerte luchtstikstof. Het zijn geen zouten. Daardoor worden veel gewasproblemen vermeden, en wordt de uitspoeling of verdamping van deze nutriënten sterk verminderd. Voor de opname van elementen uit echte mineralen is het bodemleven onmisbaar.
3. De onbalans van de gegeven meststoffen in combinatie met anorganisch stikstof, zwavel en fosfor heeft schadelijke gevolgen voor planten en dieren. Zo schadelijk dat bestrijdingsmiddelen onvermijdelijk zijn.

In deel twee en drie zal ik nagaan hoe planten zich kunnen voeden met organische stikstof, fosfor en zwavel, en met organisch gebonden kationen (kalium, natrium calcium etc.) en hoe de problemen met zouten vermeden kunnen worden door de bodem en de planten met organische verbindingen te bemesten, aarde bij te mengen, stikstofarm te voeren, en door de balans en de kwaliteit in de bemesting te herstellen door bijvoorbeeld zeemineralen of gesteentemeel te geven.

Voor de gebruikte literatuur verwijs ik naar drie door mij geschreven  artikelen over stikstof die binnenkort in een engelstalig wetenschappelijk tijdschrift gepubliceerd gaan worden. Voor de VBBM maak ik nu samenvattingen in het Nederlands.

---

[1] De ziekte heet in het engels  ‘club root: a fungal disease of cabbages, turnips, and related plants, in which the root becomes swollen and distorted by a single large gall or groups of smaller galls’. De Nederlandse naam is knolvoet. In de periode 1870 – 1900 waren duizenden hectaren met knolrapen in Schotland ernstig aangetast door deze ziekte.

April 2021: een nieuwe en zeer interessante film van Peter Vanhoof over bodembiologie.